Теория электролитической диссоциации. Простое объяснение сложных процессов

С термином «электролитическая диссоциация» учёные работают с конца девятнадцатого века. Его появлению мы обязаны шведскому химику Аррениусу. Работая над проблемой электролитов в 1884-1887 годах, он ввёл его, чтобы описать явление ионизации в растворах и при образовании расплавов. Механизм этого явления он решил объяснить распадением молекул на ионы, элементы имеющие положительный или отрицательный заряд.

Теория электролитической диссоциации объясняет электропроводимость некоторых растворов. К примеру, для хлористого калия KCl характерно распадения молекулы этой соли на ион калия, обладающий зарядом со знаком «плюс» (катион), и на ион хлора, заряд со знаком «минус» (анион). Соляная кислота HCl распадается на катион (ион водорода) и анион (ион хлора), раствор едкого натра NaHO приводит к появлению ионов натрия и аниона в виде гидроксид-иона. Основные положения теории электролитической диссоциации описывают поведение ионов в растворах. Согласно этой теории они перемещаются совершенно свободно в пределах раствора, и даже в небольшой капле раствора поддерживается равномерное распределение противоположно заряженных электрических зарядов.

Теория электролитической диссоциации процесс образования электролитов в водных растворах объясняет следующим образом. Появление свободных ионов свидетельствует о разрушении кристаллической решетки вещества. Этот процесс при растворении вещества в воде происходит под влиянием воздействия полярных молекул растворителя (в нашем примере мы рассматриваем воду). Они способны настолько снизить силу электростатического притяжения, существующую между ионами, находящимися в узлах кристаллической решётки, что в результате ионы переходят к свободному перемещению в растворе. При этом свободные ионы попадают в окружение полярных молекул воды. Эту оболочку, образующуюся вокруг них, теория электролитической диссоциацииназывает гидратной.

Но теория электролитической диссоциации Аррениуса объясняет образование электролитов не только в растворах. Кристаллическую решётку можно разрушить и под влиянием температуры. Нагревая кристалл, мы получаем эффект интенсивного колебания ионов в узлах решётки, постепенно приводящего к разрушению кристалла и появлению расплава, полностью состоящего из ионов.

Возвращаясь к растворам, следует отдельно рассмотреть свойство вещества, которое мы называем растворителем. Самым ярким представителем этого семейства является вода. Основным признаком является наличие дипольных молекул, т.е. когда с одного конца молекула заряжена положительно, а с другого отрицательно. Молекула воды полностью удовлетворяет этим требованиям, но вода не является единственным растворителем.

Процесс электролитической диссоциации могут вызвать и неводные полярные растворители, к примеру, жидкий диоксид серы, жидкий аммиак и пр. Но именно вода занимает в этом ряду основное место, поскольку её свойство ослаблять (растворять) электростатическое притяжение и разрушать кристаллические решётки проявляется особо ярко. Поэтому, говоря о растворах, мы подразумеваем именно жидкости на водной основе.

Глубокое изучение свойств электролитов позволило перейти к понятию их силы и степени диссоциации. Под степенью диссоциации электролита подразумевается отношение числа продиссоциированных молекул к их общему числу. У потенциальных электролитов этот коэффициент находится в пределах от нуля до единицы, а степень диссоциации, равная нулю, свидетельствует о том, что мы имеем дело с неэлектролитами. На возрастание степени диссоциации положительно влияет повышение температуры раствора.

Силу электролитов определяют степенью диссоциации при условии постоянной концентрации и температуры. Сильные электролиты обладают степенью диссоциации, приближающейся к единице. Это хорошо растворимые соли, щёлочи, кислоты.

Теория электролитической диссоциации позволила дать объяснение обширному ряду явлений, которые изучаются в рамках физики, химии, физиологии растений и животных, теоретической электрохимии.